1. PROPIEDADES DEL AGUA II

2. 4. MAYOR DENSIDAD DEL AGUA LÍQUIDA

3. En general para todas las sustancias:
ESTADO SÓLIDO: átomos más juntos, ocupan menos volumen. Es
mayor la densidad.
ESTADO LÍQUIDO: átomos más separados, ocupan más volumen.
Es menor la densidad.
ESTO ES ASÍ EXCEPTO PARA EL AGUA ENTRE UNAS
TEMPERATURAS: EL AGUA SÓLIDA ES MENOS DENSA (ocupa más
volumen al separarse los átomos) QUE EL AGUA LÍQUIDA (ocupa
menos volumen al juntarse los átomos)
DENSIDAD

4. Al disminuir la T, los cuerpos contraen su volumen y por
tanto aumentan su densidad. Esto también ocurre en el
agua, pero al llegar a 4ºC, cesa la contracción y empieza
a dilatarse hasta transformarse en hielo a 0ºC.
EXCEPCIÓN EN EL AGUA ENTRE 0º y 4ºC:
Al bajar T desde los 4ºC, los átomos se separan, aumenta volumen y baja
densidad, hasta llegar a 0º, punto de congelación.
POR TANTO, EL HIELO TIENE MENOR DENSIDAD QUE EL AGUA LÍQUIDA

5. Átomos separados formando
hexágonos. Mayor volumen y menor
densidad.
EL HIELO FLOTA SOBRE EL AGUA
LÍQUIDA
Átomos más juntos. Menor
volumen y más densidad

6. • Por regla general, toda sustancia, sea en estado sólido, líquido o gaseoso,
se contrae o disminuye su volumen al enfriarse. El agua también sigue esta
regla dentro de un amplio intervalo de temperatura. Partiendo de 100º y
hasta llegar a 4º C el volumen disminuye en forma continua. A partir de los
4º C y hasta el punto de congelación, el proceso se invierte: en lugar de
seguir contrayéndose, el agua se dilata. Esto obedece a que, al disminuir
los movimientos moleculares, los puentes de hidrógeno se fijan, congelando
a las moléculas en una red en la que las distancias entre una y otra son
mayores. En la red cristalina del hielo, las moléculas están más separadas
unas de otras que al estado líquido. Caben más moléculas en 1 cm3 de
agua líquida que en un 1 cm3 de hielo. Dicho en otros términos: la
densidad o relación masa/volumen del agua líquida es mayor que la
densidad del hielo.
• A medida que el agua se enfría hacia su punto de congelación, las moléculas se
mueven más despacio, lo suficiente como para que se forme su máximo nº de
puentes de H. Para ello, las moléculas de agua en el agua líquida deben apartarse
dejando espacio suficiente para que quepan los 4 puentes de H. Así el agua se
expande a medida que se congela de forma que el hielo tiene más volumen y menos
densidad que el agua líquida.

7.  Cada molécula de agua forma el máximo
de 4 puentes hidrógeno en una red
cristalina regular.
 En el agua líquida, cada molécula forma
un promedio de 3.4 puentes hidrógeno con
otras moléculas de agua.
 La red cristalina del hielo ocupa mas
espacio que el mismo número de moléculas
de agua líquida. El hielo es menos denso
que el agua líquida y por eso flota.
Estructura del hielo

8. Dilatación anómala del agua
¿Por qué el hielo flota en el
agua líquida si la densidad en
los sólidos aumenta con
respecto a los estados
líquidos?

9. El agua tiene densidad máxima a 4ºC
El agua, a 4 ºC presenta
la máxima densidad (cada
molécula establece de
media 3,4 puentes de H).
La estructura del hielo (0 ºC)
resulta menos densa que la del
agua líquida (cada molécula
establece 4 puentes de H).

10. .
El hielo flota sobre el agua líquida: capa superficial termoaislante
Gracias al comportamiento anómalo del agua, ésta empieza a congelarse desde la superficie hacia abajo. Es esta costra
de hielo lo que sirve de abrigo a los seres que viven abajo, pues aunque la T ambiental sea extremadamente baja (-50º
-60ª), el hielo de la superficie mantiene constante su T en 0º y el agua del fondo queda protegida térmicamente del
exterior, y puede alcanzar los 4 o 5ºC, que es suficiente para la supervivencia de ciertas especies.
Función: Supervivencia de seres vivos bajo el hielo

11. 5. Alta reactividad química
Bajo grado de ionización
Se ioniza y proporciona al medio H+
y OH-
para
reacciones celulares ( se ioniza 1 molécula de cada
550 millones)

12. Ionización
• 2 moléculas de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción por puentes de
hidrógeno que se establecen entre ellas. El proceso es el siguiente: un ion hidrógeno de una
molécula se disocia de su átomo de oxígeno (el oxigeno se queda con el par de electrones del
enlace covalente robándoselo al hidrógeno), al que se encuentra unido covalentemente, y pasa a
unirse con el átomo de oxígeno de la otra molécula, con el que ya mantenía relaciones mediante
el puente de hidrógeno. Ésta es la causa de que el agua no sea pura, ya que se trata de una
solución iónica que siempre contiene algunos iones H3O+ y OH- (por convenio se utiliza el
símbolo H+ en lugar de H3O+, aunque no hay que olvidar que en el agua no existen protones
desnudos H+, sino hidratados en forma de ión hidronio H3O+.
• En el agua pura a 25ºC el producto H+ . OH- = 10 -14
se denomina producto iónico del agua, y es
la base para establecer la escala de Ph que sirve para medir la acidez o alcalinidad de una
disolución acuosa.

13. HidrogenionesHidroxilos
En el agua líquida hay una leve tendencia a
que un átomo de hidrógeno salte del átomo
de oxígeno al que está unido
covalentemente, al otro átomo de oxígeno al
que se encuentra unido por puente de
hidrógeno. En esta reacción se producen 2
iones: el hidróxido y el hidronio. En
cualquier volumen dado de agua pura se
encuentra así ionizado un nº pequeño pero
constante de moléculas de agua. El nº es
constante porque la tendencia del agua a
ionizarse se contrapesa con la tendencia de
los iones a reunirse.
Así, aunque algunas moléculas están
ionizándose, otras están formándose:
equilibrio dinámico.

15. +
-
H2O + H2O H3O+
+ OH-
+ -++
Ión
hidronio
Ión
hidroxilo
El agua pura estará formada por moléculas
de agua y una pequeña
cantidad de iones hidroxilos e hidronios
IONIZACIÓN
DEL AGUA
En las células
sirven
para las reacciones
de hidrólisis

16. Bajo grado de ionización. De cada 551000000 de moléculas de agua, sólo una se
encuentra ionizada:
Por eso, la concentración de iones hidronio (H30+
) e hidroxilo (OH-
) es muy baja,
concretamente 10-7
moles por litro ([H30+
] = [OH-
] = 10-7
).
Se utiliza el pH o magnitud potencial de hidrógeno para indicar la [H+] o grado de
acidez del medio.
Dados los bajos niveles de H30+
y de OH-
, si al agua se le añade un ácido (se añade
H30+
) o una base (se añade OH-
), aunque sea en muy poca cantidad, estos niveles
varían bruscamente.

17. En el agua pura la [H+] es igual a 10 -7
, por lo que el pH es igual a 7, neutra.
Cuando una disolución tiene una [H+] superior a 10 -7
, el pH es inferior a 7 y la
disolución es ácida. Si la disolución presenta una [H+] inferior a 10 -7
, el valor del
pH será superior a 7 y será básica.

19. • Ácido: especie química que tiende a
• ceder protones (H+)
• Base: especie química que tiende a
• aceptar protones (H+)
• AH …………… A-
+ H+
• B + H+
…………………. BH+

21. +
-
Los ácidos disminuyen el valor del pH del agua pues aportan iones [H3O+
].
H2O + HA H3O+
+ A-

23. +
+
Las bases aumentan el valor del pH del agua pues captan iones [H3O+
].
HOB + H3O+
2H2O + B+

24. 9. SISTEMAS TAMPON O AMORTIGUADORES DE pH
Los líquidos que forman el medio interno tienen un pH constante próximo a la neutralidad.
Para que los procesos biológicos que tienen lugar en este medio interno se desarrollen con
normalidad, es necesario que no se produzcan variaciones bruscas del pH.
En los procesos metabólicos se están desprendiendo continuamente productos ácidos y
básicos que variarían el pH. Para evitar esto los seres vivos han desarrollado unos
mecanismos químicos que tienen como función mantener constante el pH del medio
interno. Estos mecanismos son las disoluciones amortiguadoras, reguladoras, tampón o
buffer
Estas soluciones están formadas por una mezcla de dos sustancias que actúan una como
ácido y la otra como base y que se mantienen en equilibrio. Por lo general suelen ser un
ácido débil y la sal de dicho ácido.
El funcionamiento en esencia consiste en lo siguiente:
AH ←→ A-
+ H+
ácido base
•Si hay un aumento de H+
en el medio disminuye el pH, el equilibrio se desplaza hacia la
izquierda, actúa el componente básico de la reguladora que reacciona con ellos y se rebaja
la concentración de H+
y el pH aumenta.
•Si hay una disminución de H+
aumenta el pH-
, el equilibrio se desplaza hacia la derecha,
actúa el componente ácido de la reguladora y se liberan H+
aumentando su concentración
y disminuye el pH.
SISTEMAS TAMPÓN

25. • Los valores de pH en diferentes compartimentos del organismo deben ser
mantenidos dentro de rangos muy estrechos, para que el metabolismo se lleve a
cabo adecuadamente. Pequeñas desviaciones en el pH sanguíneo causan la muerte.
Para compensar esas desviaciones del pH, tanto en la sangre como en la célula
existen los buffers o amortiguadores. Un buffer es un moderador del pH que está
compuesto por un par conjugado ácido/base. Al contener el ácido y la base, el
buffer puede ceder o captar protones según las circunstancias, retornando el pH a
sus valores normales.
• Cuando hay exceso de H+, éstos son tomados por la base que se transforma en un
ácido. Si hay pocos H+, éstos son cedidos por el ácido que se transforma en la base
Buffer, amortiguadores o tampones

26. Tampón ácido carbónico (H2CO3) y hidrógeno
carbonato de sodio (NaHCO3)
• Si en el organismo se producen sustancias ácidas en exceso, éstas se ionizarán y los
hidrogeniones causarían un aumento de acidez:
• HA--------A- + H+
• Para que esto no tenga lugar, el hidrógeno carbonato del tampón reacciona con la sustancia
ácida:
• HA + NaHCO3----------- NaA + H2CO3
• La sal NaA es neutra, y además su exceso se elimina por orina. El ácido carbónico se
descompone en dióxido de carbono y agua. El agua es neutra y el CO2 se expulsa por pulmones.
Así se evita la acidez que provocarían los iones H+. Se parte de una sustancia ácida HA y se
obtiene una sal neutra, agua y CO2 que se elimina.
• Cuando se producen demasiadas sustancias básicas, al ionizarse originan hidroxilos que
harían variar el Ph hacia la basicidaz:
• BOH-------------- B+ + OH-
• Para oponerse a este cambio, el ácido carbónico del tampón reacciona:
• BOH + H2CO3 ……………….. BHCO3 + H2O
• El agua y la sal son neutras y el exceso se elimina al medio.
• Así los tampones se oponen automáticamente a los cambios de PH y se mantiene la neutralidad
de los líquidos orgánicos.

27. Supongamos que el organismo se ve sometido a un exceso de ácido clorhídrico que,
en consecuencia liberará protones que harán disminuir el pH. En este momento
entra en funcionamiento el sistema amortiguador y ocurre lo siguiente:
1.- La sal (bicarbonato sódico) reacciona con el ácido clorhídrico:
CO3HNa + ClH  NaCl + H2CO3
La sal que se forma (NaCl) es neutra y, aunque se disocie, no libera protones y,
además, es habitualmente expulsada por la orina.
2.- El ácido carbónico que se ha formado podría incrementar la acidez, pero
rápidamente se descompone en CO-2, que se libera con la respiración, y agua que es
neutra:
CO3H2  CO2 + H2O
En resumen, todos los hidrogeniones que podrían provocar un estado de acidez
desaparecen manteniéndose el estado de neutralidad.

28. Aumenta H+
Aumenta OH-
Si en las reacciones celulares:
1. Se desprenden H+ (aumenta la acidez y el PH disminuye) éstos son absorbidos por
el tampón.
2. Se desprenden OH- (aumenta la alcalinidad y el PH) el tampón libera H+
Así en el interior celular H+ = OH- , es decir, el PH es 7.

29. Otra consecuencia de la capacidad de disociación del agua
es que permite que actúe como reactivo químico en las
reacciones metabólicas de hidrólisis, introduciendo una
molécula de agua:
A-B + H2O  AH + BOH
El agua y los productos de ionización participan en las
reacciones de hidrólisis (para dividir grandes moléculas). El
proceso inverso se llama condensación (moléculas sencillas
se unen para formar otras mayores) y origina o desprende
moléculas de agua que se denominan agua metabólica
(camellos)
Función bioquímica: Actúa de reactivo

30. En las células, el agua proporciona los hidroxilos y los hidrogeniones necesarios para las
reacciones de hidrólisis, en las que se rompen enlaces de moléculas con intervención del agua
El agua y sus productos de
ionización intervienen en reacciones
metabólicas como por ejemplo:
1.Fotosíntesis: Actúa como fuente de
protones y electrones. Además es la
molécula que al romperse origina el
oxígeno
2. Hidrólisis: El agua provoca la
rotura de una molécula en sus
componentes.

31. Función estructural
Función mecánica
amortiguadora
Al ser incompresible, permite
la función amortiguadora en
las articulaciones de
vertebrados ya que las
lubrica y reduce el
rozamiento entre cartílagos y
huesos.
El líquido cefalorraquídeo
también amortigua golpes.
Función estructural
El agua ocupa la mayor parte del volumen celular
en la vacuola (turgencia)

32. EL AGUA: Líquido incompresible
Líquido incompresible:
Debido a la cohesión entre las
moléculas, el volumen de agua líquida
no disminuye apreciablemente aunque
se apliquen presiones muy altas. Esta
propiedad controla las deformaciones
citoplasmáticas y permite que el agua
actúe como esqueleto hidrostático.

33. 7. Elevada fuerza de adhesión (unión de moléculas de agua a
otras superficies sólidas)
El fenómeno de capilaridad depende
tanto de la adhesión de las
moléculas de agua a las paredes de
los conductos como de la cohesión
de las moléculas de agua entre sí.
Esta propiedad explica por ejemplo,
que la savia bruta ascienda por el
xilema

34. Adhesión: Fuerza que mantiene unidas las moléculas
de sustancias diferentes
Capilar de
vidrio
Fuerzas de
adhesión
Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y
el vidrio, son mayores que las de las moléculas de agua
entre sí. Por esto el líquido asciende por las paredes del
Capilar: CAPILARIDAD

35. CAPILARIDAD: el agua asciende por un tubo gracias a la cohesión y
adhesión de las moléculas del agua a las paredes del tubo (ascensión de
savia bruta)

36. 8. Elevada tensión superficial

37. La gran cohesión del agua hace que tienda
a “cerrarse” sobre sí misma. Por eso las
gotas tienen forma esférica, ya que ésta es
la forma que opone menor superficie para
un volumen dado.
La fuerte cohesión provoca que la
superficie del agua se comporte como una
película o membrana. Esta fuerza
resultante de la cohesión se llama tensión
superficial. Su superficie opone una gran
resistencia a romperse, a que se separen
sus moléculas.

38. Capilaridad NM3 Física
Superficie
Tensión superficial

39. Capilaridad NM3 Física
• En las moléculas que están presentes
en un líquido, por ejemplo agua, hay
fuerzas de atracción entre ellas, las que
hacen que el líquido esté cohesionado.
• La resultante entre esas fuerzas hace
que se anulen.
Tensión superficial

40. Capilaridad NM3 Física
• Ahora bien, si esa molécula está en la
superficie, las moléculas que están
debajo y a los lados sienten fuerzas
hacia abajo y hacia el lado
respectivamente, pero no hacia arriba,
porque allí no hay moléculas.
• Entonces tenemos una resultante que
empuja a la molécula hacia abajo.
Tensión superficial

41. Capilaridad NM3 Física
Superficie
Tensión superficial

42. Capilaridad NM3 Física

43. Capilaridad NM3 Física
• Imaginemos que esto está ocurriendo
en todas las moléculas de agua que
están en la superficie.
• Entonces tenemos que las moléculas
están encadenadas.
• Este encadenamiento hace a la
superficie del líquido comportarse como
si fuese una membrana elástica
Tensión superficial

44. Capilaridad NM3 Física
Superficie
Tensión superficial

45. 9. Alta conductividad térmica.
Disipa el calor desprendido en las reacciones metabólicas
• Esta propiedad determina que el calor aplicado a un punto de una masa de agua no se acumule
en dicho punto, sino que ese calor se transmite al resto de la masa de agua. Esto evita la
acumulación de calor en un determinado punto del organismo. El calor se distribuye gracias a la
estructura reticular del agua y ello permite que toda la masa se caliente al mismo tiempo,
necesitándose, además, una gran cantidad de energía para calentar una masa de agua.

46. Propiedades del agua
1. Elevada fuerza de cohesión
2. Elevada tensión superficial
3. Elevada fuerza de adhesión (capilaridad).
4. Elevado calor específico.
5. Elevado calor de vaporización.
6. Alta conductividad.
7. Densidad máxima a 4ºC.
8. Elevada capacidad disolvente:
-Solvatación iónica
-Alta constante dieléctrica
9. Bajo grado de ionización (Disociación del agua)

47. Funciones del agua
1. Función disolvente de las sustancias.
2. Función bioquímica (reactivo)
3. Función de transporte.
4. Función estructural.
5. Función mecánica amortiguadora.
6. Función termorreguladora.

48. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUAFUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA
Aporta H+
y OH-
en reacciones
bioquímicas,
El agua pura es capaz de disociarse en ionesCapacidad de
disociación iónica
Mares y ríos se hielan sólo en su superficie.
Permite vida bajo el hielo
Los puentes de hidrógeno “congelados”
mantienen las moléculas más separadas
Más densa líquida que
sólida
Mantiene forma y volumen de las células;
permite cambios y deformaciones del
citoplasma , turgencia en plantas, esqueleto
hidrostático, amortiguación en articulaciones
Los puentes de hidrógeno mantienen juntas
las moléculas de agua
Alta cohesión
Transporte de sustancias y de
que en su seno se den todas las
reacciones metabólicas
La mayoría de las sustancias polares se
disuelven en ella al formar puentes de
hidrógeno.
Es un excelente
disolvente
Desplazamiento de algunos
organismos sobre el agua
Las moléculas superficiales están
fuertemente unidas a las del interior, pero no
a las externas de aire.
Elevada tensión
superficial
Para elevar su Tª ha de absorber mucho
calor, para romper los puentes de H.
Alto calor específico
Función termorreguladora: ayuda
a mantener constante la
temperatura corporal de los
animales homeotermos.
La energía calorífica debe ser tan alta que
rompa los puentes de hidrógeno.
Alto calor de
vaporización
Medio de transporte en el
organismo y medio lubricante
Los puentes de hidrógeno mantienen a las
moléculas unidas
Líquida a Tª
ambiente
FUNCIÓN BIOLÓGICADEBIDA APROPIEDAD
Alta adhesión Unión de moléculas de agua a otras
sustancias
Ascenso de la savia bruta por
capilaridad